Φανταστείτε να προσπαθείτε να μελετήσετε ένα αντικείμενο έτη φωτός μακριά με διάμετρο μικρότερη από 20 χιλιόμετρα. Το αντικείμενο είναι τόσο πυκνό που είναι κατασκευασμένο από υλικό που δεν μπορεί να υπάρξει φυσικά στη Γη. Αυτή είναι η πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι αστρονόμοι όταν μελετούν αστέρια νετρονίων, επομένως πρέπει να επινοήσουν έξυπνους τρόπους για να το κάνουν. Πρόσφατα μια ομάδα ανακάλυψε πώς να τα μελετήσει χρησιμοποιώντας τη δύναμη του συντονισμού.
Ο συντονισμός εμφανίζεται όταν δίνεται ενέργεια σε ένα σύστημα κοντά στη φυσική συχνότητα ταλάντωσης ενός αντικειμένου. Για παράδειγμα, αν θέλετε να κάνετε μια κούνια να πάει ψηλά, δεν μπορείτε απλώς να αντλήσετε τα πόδια σας με οποιαδήποτε ταχύτητα. Πρέπει να χρονομετρήσετε τα πράγματα έτσι ώστε να είστε σε συγχρονισμό με τη φυσική κίνηση της αιώρησης. Κάντε το σωστά, και θα μπορέσετε πραγματικά να ξεκινήσετε την ταλάντευση. Το Resonance χρησιμοποιείται σε όλα τα είδη, από τον δέκτη του κινητού σας τηλεφώνου μέχρι τις πισίνες κυμάτων λούνα παρκ.
Η απαράμιλλη Έλα Φιτζέραλντ τραγουδά μια νότα για να σπάσει το γυαλί σε μια διαφήμιση της δεκαετίας του 1970. Πίστωση: Memorex στα 50
Ίσως η πιο διάσημη επίδειξη απήχησης είναι η διαφήμιση του Memorex της δεκαετίας του 1970, όπου η τραγουδίστρια της τζαζ Έλα Φιτζέραλντ τραγούδησε ένα υψηλό C τόσο δυνατά και καθαρά που μπορούσε να σπάσει ένα ποτήρι κρασιού. Η νότα της Έλα ήταν αρκετά κοντά στη φυσική συχνότητα του γυαλιού που δονήθηκε αρκετά δυνατά για να σπάσει το γυαλί. Αυτή είναι ουσιαστικά η μέθοδος που χρησιμοποίησε η ομάδα, αλλά αντί για ήχο, η μελέτη βασίστηκε σε βαρυτικά κύματα για να κάνει τη θραύση.
Όταν δύο αστέρια νετρονίων περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο στενά, η βαρυτική έλξη μεταξύ τους μπορεί να προκαλέσει ελαφρά κάμψη της επιφάνειας αυτών των άστρων. Εάν ο ρυθμός αυτής της κάμψης είναι σε συγχρονισμό με μια φυσική συχνότητα του άστρου, η κάμψη αυξάνεται σε σημείο που η επιφάνεια του αστέρα νετρονίων ραγίζει, παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο ένα ποτήρι κρασιού θρυμματίζεται. Όταν η επιφάνεια ραγίσει, το αστέρι εκπέμπει μια φωτεινή έκρηξη ακτίνων γάμμα. Το εφέ είναι γνωστό ως Resonant Shattering Flare. Μπορούμε να παρατηρήσουμε αυτές τις εκλάμψεις ακτίνων γάμμα κάθε φορά που η επιφάνεια θρυμματίζεται.
Τα άστρα νετρονίων σε κοντινή τροχιά δημιουργούν βαρυτικά κύματα. Πίστωση: R. Hurt/Caltech-JPL
Φυσικά, τα αστέρια νετρονίων μπορούν να εκπέμπουν εκλάμψεις ακτίνων γάμμα και για άλλους λόγους. Έτσι, για να προσδιορίσει ποιες εκλάμψεις προέρχονται από συντονισμό, η ομάδα προτείνει να εξετάσουμε και τα βαρυτικά κύματα. Τα αστέρια νετρονίων που βρίσκονται σε στενή τροχιά εκπέμπουν βαρυτικά κύματα καθώς κινούνται όλο και πιο κοντά μεταξύ τους. Η συχνότητα αυτών των βαρυτικών κυμάτων θα μπορούσε να πει στους αστρονόμους τη συχνότητα με την οποία κάμπτεται η επιφάνεια του άστρου νετρονίων. Ο συνδυασμός παρατηρήσεων ακτίνων γάμμα και βαρυτικών κυμάτων θα επέτρεπε στους αστρονόμους να προσδιορίσουν τη συχνότητα συντονισμού του αστέρα νετρονίων.
Όπως επισημαίνει η ομάδα, αυτό θα επέτρεπε στους αστρονόμους να κατανοήσουν αυτό που είναι γνωστό ως ενέργεια συμμετρίας του πυρηνικού υλικού. Αυτό σχετίζεται με την αναλογία πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα ενός ατόμου και μελετώντας την ενέργεια συμμετρίας οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να κατανοήσουν καλύτερα το εσωτερικό των άστρων νετρονίων.
Αναφορά:Neill, Duncan, William G. Newton και David Tsang. ' Συντονιζόμενες θρυμματιστικές εκλάμψεις ως πολυαγγελιοφόροι ανιχνευτές της ενέργειας πυρηνικής συμμετρίας .Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας(2021): stab764.